倒車雷達全稱叫“倒車防撞雷達”,也叫“泊車輔助裝置”,或稱“倒車電腦警示系統”。該裝置能夠判斷障礙物的距離,並提示車輛周圍障礙物的情況,以提高倒車時的安全性。
一、工作原理
倒車雷達是汽車泊車安全輔助裝置,由超聲波感測器(俗稱探頭)、控制器和顯示器、報警器(喇叭或蜂鳴器)等部分組成,如圖1所示。超聲波感測器是整個倒車系統最核心的部件,其作用是發出與接收超聲波,其結構如圖2所示。目前,常用探頭的工作頻率有40kHz, 48kHz和58kHz三種。一般來說,頻率越高,靈敏度越高,但水平與垂直方向的探測角度就越小,故一般採用40kHz的探頭。
倒車雷達採用超聲波測距原理。當車輛掛進倒車擋倒車時,倒車雷達自動進人工作狀態,在控制器的控制下,由安裝在車尾保險槓上的探頭髮送超聲波,遇到障礙物產生回波訊號,感測器接收到回波訊號後,經控制器進行資料處理,從而計算出車體與障礙物之間的距離,判斷出障礙物的位置。
倒車雷達的電路組成框圖如圖3所示,MCU(MicroprocessorControlUint )通過預定的程式設計,控制相應電子模擬開關驅動發射電路,使超聲波感測器工作。超聲波回波訊號通過專用的接收、濾波、放大電路進行處理後,由MCU的10口對其進行檢測。當接收完全部感測器的訊號後,由系統通過特定的演算法得出最近的距離,並驅動蜂鳴器或顯示電路工作,來提醒駕駛者最近的障礙物距離及方位。
倒車雷達系統主要作用是協助停車,退出倒擋或當相對移動速度超過某一車速時(一般為5km/h)系統將會停止工作。
【提示】超聲波是指超過人的聽覺範圍(20kHz以上)的聲波,具有頻率較高,沿直線傳播,方向性好,繞射小,穿透力強,傳播速度慢(約340m/s)等特點。超聲波在不透明的固體內傳播,可穿透幾十米的深度。超聲波遇到雜質或分介面時,會產生反射波,利用這一特性可構成探深或測距,由此可製成測距系統。
1.探測角度(或檢知角度)
由於探頭只能接收一定角度範圍的超聲波,故將這一角度範圍稱為探測角度(或檢知角度)。探測角度有水平方向和垂直方向之分,如圖4、5所示。常用倒車雷達的探測角度為水平方向90℃~120℃,垂直方向60℃~80℃ 。
2.探測覆蓋範圍
通常來說,探頭的數量越多,倒車雷達的探測覆蓋範圍就越廣,即探測盲區就越小。現在市面上的倒車雷達有2探頭、3探頭、4探頭、6探頭及8探頭。2~4探頭的倒車雷達一般安裝在汽車的後保險桿上,6-8探頭的倒車雷達一般採用“前2後4”或“前4後4”,安裝,如圖6所示。
3.探測靈敏度
倒車雷達探測靈敏度除取決於探頭自身的結構與材質外,還取決於反射回波的強度,而反射回波的強度又與超聲波的傳播特性有關,主要表現為以下特點:
(1)由於超聲波在空氣中傳輸存在衰減,所以同一個反射面,同樣的角度,距離越遠,反射的超聲波衰減越大,越不易被探測到。
(2)障礙物反射面的面積(正對感測器)越大,反射波越強,探測距離越遠;若障礙物反射面較小,或粗糙面方向感不顯著,或反射面雖大但偏離感測器方向,尤其是表面為光滑平面的物體,感測器接收到的反射波很少甚至沒有,這樣儘管距離較近也可能探測不到。
(3)處於感測器中心線上的障礙物其反射波最強,探測距離最遠,反之較近。
(4)障礙物會吸收掉一部分超聲波,反射回去的只是其中一部分。吸收多少或反射多少與障礙物的材質和表面有關,一般來說,疏鬆、多孔的物體,表面較易吸收超聲波,其反射效率較低,不易被探測到。相反,若障礙物的材質越硬,反射波越強。
(5)環境溫度、空氣溼度、氣壓等因素都會影響反射回波強度,空氣溼度越大則訊號越強。總之,大雨、大雪或過冷、過熱、過溼天氣,都有可能會影響探測效果。
根據以上特點可知,障礙物為銳角反射面的錐形物體,或有多角度反射面(弧面)的物體,或位置較低的水管,鐵絲網、繩索之類的過於細小的物體,或棉質或表面易吸收超聲波的物體,或低於地表的溝渠等障礙物不易被探測到。
另外,由於一般使用的超聲波頻率為40kHz,如果附近有相近頻率的其他干擾源,則易出現誤報或反應遲鈍現象。常見的干擾源有:噴漆、製冷劑灌裝裝置,氣動工具,大功率連續衝擊裝置,大功率強排風電扇等。
三、安裝步驟及注意事項
目前,市面上出售的倒車雷達型號較多,一般具有距離顯示、聲音提示報警、方位指示、探頭自動檢測等功能,主要包括數碼顯示器、微電腦主機、探頭及相關連線等附件,如圖7所示。
1.安裝步驟
(1)把感測器安裝在後保險槓上的預留孔中,按要求把感測器套對好卡槽,與感測器配合裝好,再將感測器固定卡從背後推進卡住感測器,如圖8所示。
若汽車後保險槓上沒有預留孔,則需先根據探頭的數量,按照圖9所示參考高度和寬度進行打孔。探頭安裝的高度要求距離地面50cm左右,如果安裝過低,會探測到地面產生誤報。另外,探頭上有一個小箭頭的標誌,安裝時箭頭應向上。對於保險槓彎曲度較大的,可適當調整一下。
(2)將探頭插人孔中,實際操作時不要用手壓住探頭中間向裡推,正確方法應是用手壓住探頭兩邊向裡推,因為探頭中間是振動區,受力易受損;接下來應調整好探頭的方向,並將連線理順。
(3)將主機盒上的電源線束中的紅線與車中的ACC正極線接好,黑線與地線接好,白線或黃線與剎車燈正極連線好。
(4)將顯示器與主機盒連線好,探頭暫不接。在不發動汽車的情況下,掛倒車擋,倒車雷達的顯示屏應被點亮,表明倒車雷達已進人正常的檢測狀態。
(5)將一隻探頭插人主機盒對應的介面中,人站在探頭正前方1米內,應能正常探測,並有相應的距離顯示及提示音。拔下該只探頭,按同樣的方法檢查其他探頭。檢查完畢後,再將線束上的感測器端子與相應感測器連線好,理順線束,用線卡固定好即可,如圖10所示。
2.安裝注意事項
(1)在進行安裝時,必須將車置於熄火狀態。
(2)探頭的安裝要鬆緊適度,並要修整探頭安裝孔,不能有毛刺。若把探頭壓得太緊,則探頭內部的振動板無法振動而發不出超聲波;若安裝得過鬆,則探頭易在汽車振動時改變方向,探測到地面從而產生誤報。
(3)如果探頭安裝在鐵質擋板上,需要在探頭四周包裹電工絕緣膠布。
(4)主機應安裝在不易受干擾的位置,尤其不能安裝在排氣管或大量電器佈線附近。
四、常見故障分析與檢修
故障現象1:在倒車狀態下倒車雷達不自檢、不探測,即蜂鳴器無任何聲音輸出。
分析檢修:此故障表明倒車雷達系統不能進人工作狀態,先檢查蜂鳴器是否正常,再檢查電源線、接收器和各感測器的連線是否正確,接觸是否良好。如果上述檢查均正常,則表明主機損壞。
故障現象2:倒車狀態下自檢正常,但是車後無障礙物蜂鳴器依然鳴叫。
分析檢修:先確認車後保險槓附近有無障礙物,再檢查感測器安裝是否正確,尤其是檢查感測器固定卡是否將感測器壓得太緊。若上述檢查均正常,則說明某隻感測器有故障,可斷開相應連線進行判斷。
故障現象3:系統自檢不正常。
分析檢修:先檢查主機、感測器與車身線束連線是否正常,電源供電是否正常,再檢查各個感測器安裝是否正常,最後更換主機。